《土木工程概论》学习笔记二

有时可能有弯矩（当荷载偏离形心轴线时）
④柱－承爱梁（或板，即无梁楼板）传来的压力以及柱自重。荷载作用
方向与柱轴线平行。
中心受压：当荷载作用于柱载面形心时
作用效应
偏心受压：当荷载偏离柱截面形心时
⑤基础－承受墙、柱传来的压力（并将它扩散到地基）
在房屋中还经常采用直线形杆件或曲面、曲线形构件。
例如
①杆：（平面桁架或空间桁架）
（ H∆H（(变原形长值度））＝拉应变ε拉 ） 当拉杆所受拉应力σ拉超过极限应力σ极限时，杆就被拉断。 （b）当结构构件受到荷载产生的压力P（或压应力σ压）后产生压缩变 形：
（ H∆H（(变原形长值度））＝压应变ε压 ） 根梁受荷载后弯曲，上部受压缩短，下部受拉伸长。 ＜2＞结构材料的弹性和塑性 ①当结构材料受力（小）后，产生变形，力和变形两者基本成正比，一 旦卸荷，就恢复原状，称处于弹性状态。 ②当材料受力（大）后，变形与力不成正比，变形增长率比受力增大率 快，一旦卸荷，虽会恢复大部变形，但尚留少部残余变形，称处于塑性状态。 塑性材料――如钢材、砼 脆性材料――玻璃、砖 ＜3＞常用建筑结构材料 ①钢材 低碳钢－铁(Fe 占 99％)，少量碳（C<0.22%）; 低合金钢－低碳钢：若还含少量锰(Mn)、硅(Si)、钒(V)等元素者既是。
土木工程概论—学习笔记二
主 题： 《土木工程概论》学习笔记 内 容：
《土木工程概论》学习笔记二
——土木工程的类型
2.2 土木工程的类型
建筑工程
桥梁工程
土 公路和城市道路工程 木 铁路工程 工 隧道工程 程 水利工程 包 港口工程 括 海洋工程
给水排水工程
环境工程
2.2.1 建筑工程
1、引言
它是兴建房屋的规划、勘察、设计（含建筑、结构和设备）施工的总称，
勘探点的平面布置图
工程地质剖面图
土的物理力学性能试验总表
提出有关建议：
拟建房屋基础埋置深度
持力土层承载力（KN/m2或Kpa）
地下水位和水质
软土地地基如何处理
勘察报告是房屋结构设计和施工的重要依据。
4、荷载 荷载（自然和人为）在土木工程中称为“作用”。 确定：哪些荷载会作用结构上？ 结构工程师的第一任务 在极端情况下，这些荷载值多大？ （1）恒载 房屋的基础、梁、板、柱、墙等结构自身重量 恒载 门、窗、灯具等建筑配件重量
载
是动载（高层房屋）；
②若风在比房屋周期长的时间内消失，风就是静载（一般房屋）
房屋所承受的风载有三个“不一样”
①不同地区不一样（如沿海大、内陆小）；
②同一地区每时每刻不一样；
③同一时刻在房屋的不同高程和不同部位不一样（如 5m 高程处和 50m
高程处风载可能差一倍多；迎风面受到的是压力，背风面受到的是吸力）。
钢材最常用类型 型材（如角钢、槽钢、 可焊接、铆接、螺栓连接成钢结构
工字钢、H 形钢）
板材（如薄板、厚板、压型钢板） 管材（如无缝钢管、有缝管） 线材（如钢筋、钢丝、钢铰线）――可浇筑于砼中成钢筋砼结构 结构设计中:
土木工程概论—学习笔记二
低碳钢：б拉、压＝235N/mm2(抗拉和抗压极限应力，即－屈服强度) 低合金钢：б拉、压＝335－400N/mm2（抗拉和抗压极限应力，即屈服强度) 钢材优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装； 缺点：耐火性能差，易于锈蚀，维护费用较高 ②混凝土 由水泥（胶凝材料）砂、石子和水，按一定比例配合搅拌而成的水泥混 凝土。（轻骨料混凝土）（沥青混凝土） 水泥砼强度等级为C20~C40,甚至可达C60~C80（指 150mm立方体试块极限 压应力分别为 20N/mm2 。。。。 ）
C20~C40 砼构件 抗压强度约为 13.5~27N/mm2 抗拉强度约为 1.5~2.5N/mm2
钢筋＋砼――钢筋砼 优点：可模性、耐久性、耐火性、整体性均好、易于就地取材，价格较
低，砼强度比砖、木高，能和钢筋做成钢筋砼 缺点：自重较大、施工比较复杂、工序多、工期长、易产生裂缝 ③砌体材料（复合材料） 块材（或砌块）（由石材、粘土、砼、工业废料等做成） 水泥砂桨（水泥、石膏、砂、水做成） 迭合粘结而成复合材料 各种石砌体 品 实（空）心砖砌体 强度均很低 种 中小砼块砌体 硅酸盐块砌体
工程师负责。
在规划基础上建造房屋的过程，是建设单位、勘察单位、设计单位和施
工单位的各种工程师全面协调合作的过程。
建
①初步设计构思
设
②明确各种功能要求 初步设计阶段
单
③形成总体设计方案
位
提
④处理各设计工种的技术问题
出
⑤进行各工种的细部设计
使
施工图设计阶段
用
⑥绘制施工图，书写设计说明，
要
完成总体设计
求
⑦交付施工，同时进行工程监理 施工阶段
倍。
烈度——某地区各类建筑物遭受一次地震影响的强烈程度。（一次地震
只有一个震级，却有很多个烈度区）
震级
烈度 震源深度
与下 震中距
列有 地质条件
关
房屋类别
唐山 地震
震中区域 11 度（房屋普遍倾倒） 唐山市内 10 度（许多房屋倾倒） 天津市内 8－9 度（大多数房屋损坏至破坏，少数倾倒） 北京市内 有的 6 度（有些房屋出现裂缝）
用尽可能少的资金、 材料和人力
在尽可能短的时间里
优质地完成建设
一幢房屋好比一个人： 规划（像人生活的环境）――规划师负责； 布局和艺术处理（相应于人的体型、容貌、气质）――建筑师负责； 结构（好比人的骨骼和寿命）――结构工程师负责； 给排水、供热通风和电气等设施（就如人的器官、神经）――设备
土木工程概论—学习笔记二
水平＋竖向（如箱形结构）
水平方向结构和竖向结构关系十分密切
⑧竣工、房屋落成，交付使用
土木工程的勘察、设计和施工工程师，要遇到下列六个基本问题： ①要弄清房屋所在位置土地的表面现状，即地形； ②要了解房屋所在位置地面以下的土质情况，即地基； ③要掌握房屋所经受的自然界和人为作用力，即荷载； ④要熟悉建造房屋所采用的原材料，即建筑材料； ⑤要懂得房屋结构的组成，即结构的构件，受力和失效； ⑥要清楚房屋工程有哪些类别，其中房屋结构又有哪些基本的结构体 系。 2 、地形和地形图 测量地形，绘制地形图，是测量学（实习）课程要学习的内容。 （1）地面点的坐标：常用经度角和纬度角表示。 （2）地面点的高程： 地面点到大地水准面的铅垂线长度，称绝对高程。 地面点到假定水准面的铅垂线长度，称相对高程。 （3）测量使用的主要仪器：经纬仪、水准仪、测距仪及其他仪器 （4）测量误差的计算。 人为原因（如读数不准） 仪器原因（仪器偏差） 外界条件原因（温湿度影响） 产生的测量误差，用数学方法加以分析和研究，消除或减弱误差影响， 提高测量精确度。 （5）测量的成果是地形图。 地形图在工程建设中的应用： ①确定拟建房屋和道路的高程； ②场地平整中填挖土方量的计算； ③计算占用土地的面积； ④绘制地形断面，以确定道路、管线的坡度； ⑤ 确定汇水区域，等等。
设计时依据《荷载规范》取值，其风载是考虑这三个“不一样”，并按照 30
年一遇（指重现期为 30 年）的 10min 平均最大风速换算得到的。
（4）地震、震级、烈度、地震荷载
地震——地球内部的地壳运动和变化，虽很缓慢，但日积月累就会在地
壳内产生很大的内应力，到一定时候就可能在最薄弱处发生地壳的突然断裂
土木工程概论—学习笔记二
3 、地基和地质勘察报告
地基：受结构传来荷载影响的土地；其包括土基和岩基。
岩石
碎石土
常见土可分 6 类： 砂土
（土力学课程） 粘性土
粉土
人工填土
根据《建筑地基基础设计规范》，采用承载力设计值，还需依基础尺寸
和埋深加以适当修正。
对地基的了解应做到以下几点：
（1）了解地基各层土的基本物理力学性能。
②进行土工试验，确定结构的支承土层（持力层）及相应的地基承载力。
③根据地基承载力，设计房屋基础（基础底部放宽）。
④根据房屋总重量算出的房屋总沉陷量，应在容许范围内。
⑤房屋一旦出现过大的沉陷量，就要及时处理或加固。
（3）上述＜2＞中①、②两项工作由勘察单位负责。其中最重要的是写
出“工程地质勘察报告”，给出：
木材为各向异性材料，其顺纹与横纹方向的性能不一。
抗拉 65-75N/mm2 松木顺纹
抗压 80-120N/mm2 在承重结构中不允许横纹受拉
优点：结构自重轻，制作容易，架设简便，工期快，造价便宜 缺点：易燃，易腐朽，结构变形大
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6、建筑结构的构件、受力和换效
<1>建筑结构的主要构件：
优点：易于就地取材，价格低廉，施工简便，隔热保温性及耐火耐久性 好
砌体 缺点：强度低导致结构笨重，粘土砖与农田争地，应限制使用，手工现 场砌筑，施工劳动量大，工程质量问题偏多 ④木材 圆木(d>120mm) 方木(边长 100-250)
常用木材 条木（宽度≤2 厚度） 板材（宽度>2 厚度） 薄板（厚度<35）
以下五种均为平面形或直线形构件。
例如
①板－承受与楼面垂直的重力荷载，其作用效应主要是弯矩。(M)
②梁－承受板传来的压力以及梁的自重。（方向与梁轴线相垂直），其作
用效应是弯矩和剪力。
③墙－承受梁、板传来的压力及墙的自重。荷载作用方向与墙面平行。
（与板不同）
轴向压力（当荷载作用于墙的截面形心轴线上时）
作用效应
其中以的房屋工程最为典型
目的：为人类生产和生活提供场所
人们对房屋的基本要求：“实用、美观和经济”。
（a）
舒适的环境
“实用”
宽畅的空间和合理的布局
（功能性的） 坚实可靠的结构
先进、优质和方便的使用设施